正文 第九章 廢品中的“寶貝”(1 / 3)

1913年英國的冶金學家布列爾製造出了不鏽鋼,從而為人類的生產和生活開辟了廣闊的新天地,因此人們敬佩地稱布列爾是“不鏽鋼之父”。

在第一次世界大戰期間,英國政府從前線運回來的不僅僅是傷員,還有大量的廢槍支。這些廢槍支都是因為槍膛嚴重的磨損和鏽蝕而報廢的。

為了減少損失,提高作戰能力,研製出一種耐磨損、不鏽蝕的槍支成了英國軍工部門一項刻不容緩的任務。

當時擔負這一重任的是冶金學家布列爾。他和助手們為此大量搜集國內外所生產的各型號鋼材,並且逐一進行各種機械性能的試驗,從中選取性能較好的製成槍膛,再進行實彈射擊的檢測,希望能從中找出耐磨損不怕鏽蝕的好鋼材來。

他們做了一個又一個的試驗,但一直都沒有找到理想的鋼材。於是,試驗室外的院子裏的廢鋼管也就越堆越多,時間一長,經日曬雨淋,這些廢管也都鏽跡斑斑了。

一天,布列爾對一種摻有鉻、鎳等金屬的鋼材進行了試驗,結果發現也並不耐磨。按習慣也把它當廢品扔到院裏廢品堆上。

一次,在清理院子裏的廢品時,布列爾看到有幾支鋼管閃閃發亮,拿起來細看,發現沒有一點鏽跡,他覺得奇怪,便撿回這幾支鋼管,馬上追查其鋼材的來曆。據查,原來這幾支鋼管是德國的毛拉先生送來的含鉻、鎳的合金鋼管。

布列爾想這種鋼既然風吹雨淋都不生鏽,那麼在酸或堿的環境下情況又如何呢?於是他便取來這種鋼管,將其分別浸泡在酸堿和鹽的溶液裏。

經過一段時間後,他驚喜地發現這些鋼管沒有什麼變化,依舊閃閃發光。

他想,這種鋼材不生鏽,但不耐磨,做槍膛不合適,那把它做成餐具不是很好嗎!於是,他就用這種合金鋼製做了一把水果刀,切完水果不洗淨,也不擦幹,放上一段時間後,發現它也不生鏽,因此,他認為這種鋼材做餐具和用具非常合適,並把這種鋼材稱為不鏽鋼。

後來人們根據不同的用途和需要,製出了各種不同型號和性能的不鏽鋼材。一般不鏽鋼的大致組成是鉻占14%~18%、鎳占7%~9%,其餘的則全是鐵。

煤焦油中的“奧秘”

1856年,年僅18歲的英國青年帕金在德國著名的化學家霍夫曼實驗室做實驗助手。當時霍夫曼正在研究從煤焦油中提取多種化學物質來製造治療瘧疾的藥物———奎寧。

一天,年輕的帕金按霍夫曼教授的布置,對一些從煤焦油裏提煉出來的物質進行實驗。當他把從煤焦油提煉出來的苯胺硫酸鹽和重鉻酸鉀的混合液倒進玻璃量杯時,他發現在量杯底部出現了一些紫色的物質。以前的實驗中沒見過這種現象,好奇心使他又向這種混合液中加入了些酒精。結果發現酒精能溶解這種紫色的物質,使這混合液染成紫色。帕金想,這煤焦油一定含有一種可作紫色染料的物質。於是,他立刻又用這煤焦油提取物進行了一係列的反應實驗研究,終於提取得到了一種鮮豔的紫色物質。

帕金給它取名叫“苯胺紫”,他將這苯胺紫送到染坊去試驗,給衣料染色,結果發現染過色的衣料耐洗、且不易褪色,因此,便把它作為一種染料。

為讓人工合成的染料能投入工業化生產,帕金於1857年籌建了一座染料工廠並組織生產。生產的主要程序是從煤焦油中提取出苯,再以苯為原料製成硝基苯,然後將其轉化為苯胺,最後再用重鉻酸鉀去氧化而製成苯胺紫。這人工合成的染料一問世,立即受到歡迎。後來,帕金還研製出其他一些人工合成染料及香料等。

帕金在人工合成染料方麵作出了突出的貢獻受到人們的愛戴和敬佩。

1906年,美國化學界舉行一次別具一格的歡迎會來歡迎帕金。歡迎會要求赴會的人一律結著紫色的領帶,以示對帕金的尊敬。

蛇與“石子”的鬥爭公元前800年的一天,天氣晴朗,河山明媚。印度東部的一條河邊,一位農民正在捕魚。半天過去了,他一條魚也沒捕到,感到十分晦氣,於是便沿著河穀往家走。走著,走著,突然發現一條眼鏡蛇,正在同一顆“石子”搏鬥。他感到很奇怪。蛇為什麼要同“石子”搏鬥呢?仔細一看,發現這顆石子非同一般。它光芒四射、豔麗奪目。他想這一定是寶貝,於是,把眼鏡蛇趕走,拿到了這顆“石子”,趕回家中。後來,他找到識寶人鑒定,識寶人說這是“不可戰勝的法寶”。

梵語裏的“不可戰勝的法寶”

就是人們所說的“金剛石”。

眼鏡蛇為什麼要跟“金剛石”搏鬥呢?

原來,眼鏡蛇有一對“熱眼”,它特別敏感閃光的東西,而“金剛石”具有強烈的折光性能。陽光透過金鋼石,能被折射成彩虹般的七色,就連紫外線和X射線也能使鑽石發出藍、黃、綠的熒光。這種折光引起眼鏡蛇的恐懼,所以與之展開搏鬥。

金剛石是由碳構成的,可以說它是自然界最純淨的碳。它在純淨的氧氣中也會燃燒,生成二氧化碳。碳原子在金剛石中排列的非常規則、致密,每一個碳原子的周圍都有4個等距離的碳原子,構成一個正四麵體結構,所以它比重很大,相當堅硬。人們用它裁玻璃,製作鑽頭,通稱它為“鑽石”。由於鑽石具有非凡的折光本領,所以人們用它製作首飾。

世界上首批鑽石發現於中世紀末期的遠東。曆史學家認為,最初是印度西南部綿延1000公裏的鑽石礦脈,源源不斷地供應著威尼斯、倫敦等歐洲最大的鑽石市場。真正的鑽石工業源於非洲。人工合成鑽石源於瑞典。

1953年,瑞典一家實驗室成功地製出第一顆人工合成鑽石。現在,我國也能用石墨製造金剛石。

馬德堡“半球表演”

1654年的一天,德國科學家、馬德堡市市長格裏克,在馬德堡市中心廣場當眾表演了他的“馬拉銅球”實驗。這一天,中心廣場顯得格外熱鬧,在場的觀眾數不勝數,不僅有知名的貴族、熱心科學研究的學者、平民百姓,而且國王也親臨現場。在他們當中,既有支持實驗,希望實驗取得成功的人,也有懷疑和反對實驗的人。議論、爭論、吵吵嚷嚷……實驗開始了,格裏克和他的助手先把兩個精心製作的直徑為36厘米的半球殼中間墊上橡皮圈,再把兩個半球灌滿了水合在一起,然後把水全部抽出使球內形成真空,再把氣嘴上的龍頭擰死,這時大氣把兩個半球緊緊地壓在一起。

一係列工作做完後,格裏克一揮手一名馬夫牽來8匹高頭大馬,在球的兩邊各拴上4匹。格裏克一聲令下,4名馬夫用皮鞭抽打兩邊的馬。無奈馬的力量太小,兩個半球仍然緊緊地合攏在一起。見此情景,觀眾無不感到驚奇,廣場上肅靜起來,一雙雙帶有疑惑的眼睛都集中在這8匹馬拉的這兩個半球上來。格裏克見8匹馬沒拉開兩個半球,又命令馬夫牽來8匹高頭大馬。在16匹馬的猛拉下,兩個半球才勉強被拉開。在兩個半球分開的一刹那,外麵的空氣以巨大的力量、極快的速度衝進球內,實驗場上發出了震耳的巨響。在場的人們無不為這科學的力量而驚歎。

這個實驗有力地證明,空氣不但具有壓力,而且壓力之大,是十分驚人的。

馬德堡半球實驗,否定了亞裏士多德的“自然界憎惡真空”的學說,結束了科學上的一場激烈的爭論,從而啟發人們去進行真空技術的研究。

不久,格裏克發明的抽氣機被波義耳改進,用來研究“空氣的彈力和重量”問題,並由此導致波義耳發現了氣體的體積隨壓強而改變的客觀規律,使人們對氣體的認識與研究,大大向前邁進了一步。

臭氣熏天的費舍艾密爾·費舍是費舍家業的唯一繼承人,可是他對父親的公司從來不感興趣,他負責的賬本一塌糊塗,而且常常在賬本上計算著化學式子,經勸誡了無數次,但毫無效果。艾密爾·費舍還是個音樂迷,城裏舉行的音樂會或歌劇演出,他是場場必到的。

1877年的一天,費舍走出慕尼黑實驗室,到慕尼黑城的一家劇院看戲。他剛剛坐定,鄰座的觀眾紛紛掏出手帕,還互相咬耳朵,女士們則抗議似的掏出香水瓶來。

“誰把這個馬夫給放進劇場來了?”有人在喊著。

這時,費舍才突然覺醒,趕忙離開劇場,回去洗澡。但是那股令人厭惡的臭味,仍從他的皮膚裏不時地散發。

費舍是何許人也?為什麼身上會有奇異臭味呢?觀眾們當然不會知道,他就是當時德國著名的青年化學家,後來的諾貝爾化學獎獲得者。

原來,在去劇院之前,他在實驗室中合成了一種重要的化合物3-甲基吲哚。這種化合物奇臭無比,是糞便中的糞臭素。

說來有趣,費舍在導師拜爾教授的指導下,本來是研究靛藍及其他具有類似結構的化合物的。費舍發現,苯肼相當活潑,易於同醛和酮發生化學反應,形成苯腙晶體,可以利用苯肼的這一性質來分離醛和酮的混合物,並根據苯肼與不同的醛或酮生成相應的苯腙在熔點上的差異,來鑒別醛或酮。然而,他把苯肼作用於丙醛,卻意外製得了一種晶體,這種晶體與作為吲哚衍生物之一的糞臭素類似,僅在分子上多1個氮原子和3個氫原子,恰好是1個氨分子。能否從這種苯腙的分子中去掉這個氨分子,使它變成糞臭素呢?費舍邊思索邊做實驗。

開始,他采用各種催化劑與之共熱,但沒有奏效;又加入酸類,結果又分解成丙醛和苯肼了;後來又改用氯化鋅,使它與苯腙共熱,結果燒瓶裏冒出一股臭味。實驗室的其他人被這臭氣熏得紛紛停止實驗跑出了實驗室。可費舍卻欣喜若狂,因為這是他第一次取得的成績。雖然他的衣服、頭發和皮膚上布滿了糞臭素的分子,但是他毫不介意,繼續進行試驗,把製得的物質重結晶、測定熔點、進行元素分析,直到取得圓滿的結果。

糞臭素的人工合成,使有機合成領域又增添了一個新的化合物,另一方麵也體現了科學家的敬業精神。

傷員的“救星”

在古代戰爭中,許都士兵都是被傷口細菌引起的壞疽病和毒血症奪走了生命,為此,軍醫們傷透了腦筋。

一次,威震歐洲的拿破侖將軍,率兵親征。雖然打了勝仗,但是官兵傷亡甚大。數百名官兵血流疆場,英勇犧牲。數以千計的傷員,在軍營裏頂著夏日奄奄一息,接連不斷地死於毒血症。目睹那紛紛離去的戰士,醫生們落下了淚水。然而,醫生卻驚奇地發現,許多重傷員眼看著蒼蠅在傷口產卵、生蛆而無力驅趕,苦不堪言,可是最後卻保住了性命,成了免遭死亡的幸運兒。被綠頭蒼蠅侵擾過的傷員,為什麼不出現毒血症,而且他們的傷口愈合速度較快呢?當時,法國醫生沒有弄清這個秘密。

後來,在美國國內戰爭時期,美國軍醫得知法國軍醫的發現,有意識地把綠頭蒼蠅的蠅蛆引入傷口,結果也起到了清除傷口的壞死組織,加快傷口愈合的效果。

蠅蛆究竟含有什麼物質呢?科學家們對此進行了研究。結果發現,蠅蛆唾液腺中有一種棒狀細菌,它能分泌出一種化學物質,把傷口的病原體殺死。美國明尼蘇達大學的科學家,從這種化學物質裏分離出兩種化合物———苯醋酸和苯乙醛。不錯,這兩種物質都有很強的殺菌能力,它們能夠通過穿越脂質細胞抑製細菌利用氨基酸發揮作用,還能夠阻斷病菌菌體內部的化學反應。這不僅揭開了傷口生蛆有利愈合的秘密,而且還為醫生們提供了一種新的殺菌藥物。苯醋酸和苯乙醛在pH值為25的酸性環境中,能穿透細菌的細胞膜,在幾秒鍾內把絕大多數致病菌殺滅。然而,在槍傷或外傷性創口中,常常呈中性或弱堿性,根本不利於苯醋酸或苯乙醛發揮殺菌作用,蠅蛆究竟是怎樣調節傷口的pH值的呢?原來,在綠頭蒼蠅的體內中,pH值為29,這種情況非常適合苯醋酸和苯乙醛的殺菌活動。實際上,蠅蛆就像傷口中的消毒過濾器,把致病菌吞進口中,然後由唾液腺中分泌出來的苯醋酸和苯乙醛,把它消滅。真是難以想像,令人討厭的蠅蛆,還有這等非凡的功能呢!

眼淚治好了毒瘡相傳,三國時期的一個夏天,名醫華佗正在吳國建鄴一帶行醫,偶然遇見一群人圍著一個奄奄一息的病人,嚎啕大哭。他走近一看,原來病人的背部生了個瘡,瘡口不斷流膿淌水,全身發熱,生命垂危。華佗看後,不慌不忙地讓眾人把他們的眼淚收集起來,並用它洗滌病人的瘡口,然後將眼淚和幾味中草藥混在一起,貼附在患處。過了幾天,這位生命垂危的病人竟奇跡般地恢複了健康。

當然,那時華佗用眼淚治療毒瘡,隻不過是憑著他的醫療經驗,知道眼淚具有消毒作用罷了。其實,從眼淚中真正獲得科學發現的是英國細菌學家弗萊明。

1921年,對眼睛的抵抗力頗感興趣的弗萊明提出一個疑問:“人的眼睛終日張著,難免不受細菌的侵害,但為什麼眼睛卻很少受細菌的感染呢?”帶著這個問題,他進行了實驗研究。把細菌接種到眼淚中,結果發現,被接種的細菌很快就會死去。於是,弗萊明斷定,人的眼淚中存在著一種能致細菌於死地的化學物質。經過數年的實驗研究,他終於在眼淚中找到了一種未知的蛋白質。由於它遇到細菌時,細菌的細胞壁很快就會溶化掉,從而使細菌喪失抵抗力而消亡,所以科學家們稱這種能溶解細菌細胞壁的蛋白質為“溶菌酶”。的確,眼淚中的溶菌酶殺菌力很強,尤其是對金黃色葡萄球菌、大腸杆菌等具有驚人的殺傷力。限於當時的科學技術水平,弗萊明對溶菌酶的化學結構及它的殺菌機理,卻是一無所知。直到20世紀60年代,用電子計算機武裝起來的分析蛋白質序列器誕生後,化學家們才弄清了溶菌酶的結構。

原來,溶菌酶是一種分子量不大的蛋白質,由129個氨基酸組成,平時縮成球狀,在電子顯微鏡下像個雞蛋,活性部分在第35和第52個氨基酸上,如將這兩個氨基酸換掉或製成衍生物,溶菌酶就會立即失去活性。

眼淚中的溶菌酶與其它溶菌劑有明顯的差別,它的個子很小,到處亂竄,常常吸附到細菌細胞壁的夾縫上,暗中偷襲,使細菌土崩瓦解!

溶菌酶襲擊細菌,主要依靠的是第35個氨基酸———穀氨酸上的羧基和第52個氨基酸———天門冬酸上的羧基,這兩個羧基如同兩把鐵鉗,能鉗斷細菌細胞壁上糖蛋白的糖鍵,從而破壞細胞壁,使細菌遭受滅頂之災。

溶菌酶的發現,不僅揭開了眼淚治病的秘密,而且也為有機化學和生物化學譜寫了新的篇章。

讓羊發狂的“魔豆”

相傳,16世紀的一天,阿拉伯有位牧羊人在小山前牧羊,突然發現羊群有些異常:剛牧不久的羊群,怎麼不像往常那樣低頭吃草,還到處亂跑?他以為有野狼驚擾了羊群,於是便四處搜尋,可是搜遍山坳,什麼也沒有發現。“難道是魔鬼作祟?”他越想越害怕,急忙下山向修道院院長報告。修道院院長聽完牧羊人的報告後,立即隨他一起上山,親自探查羊群。院長發現羊群吃了一種灌木上結的豆子。這種樹以前從未見過,院長對這樹上結的豆子也很陌生,但他由此斷言,羊群的驚亂很有可能與這豆子有關,於是,院長拾起一些豆粒帶回修道院,放在水裏浸泡起來。他想,修道院晚禱時,有些修道士往往昏昏欲睡,不妨在他們身上試一試。